JP6394808B2 - ESD protection element - Google Patents
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Description
本発明は、ESD保護素子デバイスに関する。 The present invention relates to an ESD protection element device.
ESD(Electro-Static Discharge;静電気放電)とは、例えば、人体等が、電子機器等に接触したときに発生する放電現象であり、電子機器の損傷や誤作動の原因になる。ESD保護素子は、放電時に発生する過大な電流が電子機器に加わらないようにする素子である。 ESD (Electro-Static Discharge) is a discharge phenomenon that occurs when, for example, a human body or the like comes into contact with an electronic device or the like, and causes damage or malfunction of the electronic device. The ESD protection element is an element that prevents an excessive current generated during discharging from being applied to an electronic device.
ESD保護素子は、一対の放電電極を離間して対向させた構造を有し、過大な電圧が加わると、放電電極間で放電が発生し、静電気をグランド側に導き、回路を保護する。近年、より低電圧で駆動する電子機器が広く用いられるようになってきており、これに伴いESD保護素子にもより低い電圧で放電させることができる放電開始電圧の低い素子が求められている。 The ESD protection element has a structure in which a pair of discharge electrodes are spaced apart and face each other. When an excessive voltage is applied, a discharge occurs between the discharge electrodes, leading to static electricity to the ground side and protecting the circuit. In recent years, electronic devices driven at a lower voltage have been widely used, and accordingly, an element having a low discharge start voltage that can be discharged at a lower voltage is also required for the ESD protection element.
特許文献1には、放電開始電圧の低いESD保護素子を提供するために、離間した放電電極間に、導電性部材を含む放電補助電極を設けたESD保護素子が開示されている。このESD保護素子は、放電補助電極に含まれる導電性部材により沿面放電が生じやすくなり、その結果より低い電圧で放電させることができるとされている。
しかしながら、近年、より低電圧で放電させることができるとともに、絶縁性劣化耐性の高いESD保護素子が求められている。 However, in recent years, there has been a demand for an ESD protection element that can be discharged at a lower voltage and has high insulation deterioration resistance.
そこで、本発明は、より放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるESD保護素子を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an ESD protection element that can further lower the discharge start voltage and improve the insulation deterioration resistance.
以上の課題を解決するために、本発明に係るESD保護素子は、
セラミック素体と、
前記セラミック素体に埋設された放電補助電極と、
前記セラミック素体に埋設され、前記放電補助電極の一方の主面に接合された第1放電電極と、
前記セラミック素体に埋設され、前記第1放電電極から分離するように前記放電補助電極の一方の主面に接合された第2放電電極と、
を備え、
前記放電補助電極は、
導電性部材を含んでなり、前記第1放電電極が接合されかつ前記第2放電電極側に延在する第1放電補助電極と、
前記第1放電補助電極より少ない導電性部材を含んでなる第2放電補助電極と、
を含むことを特徴とする。In order to solve the above problems, an ESD protection element according to the present invention is:
A ceramic body,
A discharge auxiliary electrode embedded in the ceramic body;
A first discharge electrode embedded in the ceramic body and bonded to one main surface of the discharge auxiliary electrode;
A second discharge electrode embedded in the ceramic body and joined to one main surface of the discharge auxiliary electrode so as to be separated from the first discharge electrode;
With
The discharge auxiliary electrode is
A first discharge auxiliary electrode comprising a conductive member, to which the first discharge electrode is joined and extending toward the second discharge electrode;
A second discharge auxiliary electrode comprising fewer conductive members than the first discharge auxiliary electrode;
It is characterized by including.
以上のように構成されたESD保護素子は、第2放電補助電極より多く導電性部材を含む第1放電補助電極が第1放電電極に接合されているので、前記第1放電電極が前記第1放電補助電極の接触部において放電が生じやすくなる。
また、第2放電補助電極は、前記第1放電補助電極より少ない導電性部材を含むので、絶縁劣化が抑制される。In the ESD protection element configured as described above, since the first discharge auxiliary electrode including a conductive member more than the second discharge auxiliary electrode is joined to the first discharge electrode, the first discharge electrode is the first discharge electrode. Discharge tends to occur at the contact portion of the discharge auxiliary electrode.
In addition, since the second discharge auxiliary electrode includes fewer conductive members than the first discharge auxiliary electrode, insulation deterioration is suppressed.
本発明のある形態のESD保護素子では、前記第2放電補助電極は、前記第2放電電極に接合されかつ前記第1放電電極側に延在する。
このようにすると、前記第1放電電極を陰極側とする素子において、陰極側の前記第1放電補助電極の接触部において放電を生じやすくできる。In the ESD protection element of one form of the present invention, the second discharge auxiliary electrode is joined to the second discharge electrode and extends to the first discharge electrode side.
If it does in this way, in the element which makes the 1st discharge electrode the cathode side, it can make it easy to produce discharge in the contact part of the 1st discharge auxiliary electrode on the cathode side.
本発明のある形態のESD保護素子は、前記第1放電補助電極の前記第2放電電極側に延在する延在長と、前記第2放電補助電極の前記第1放電電極側に延在する延在長とが異なる。
このようにすると、要求特性に合わせて適宜延在長を設定することが可能になり、放電が生じる電圧値と絶縁劣化抑制効果を調整することができる。An ESD protection element according to an aspect of the present invention includes an extension length that extends to the second discharge electrode side of the first discharge auxiliary electrode, and an extension length that extends to the first discharge electrode side of the second discharge auxiliary electrode. The extension length is different.
If it does in this way, it becomes possible to set extension length suitably according to a required characteristic, and can adjust the voltage value and insulation degradation inhibitory effect which a discharge produces.
本発明のある形態のESD保護素子は、前記第1放電補助電極の前記第2放電電極側に延在する延在長が、前記第2放電補助電極の前記第1放電電極側に延在する延在長より大きい。
このようにすると、前記第1放電電極を陰極側とする素子において、陰極側の前記第1放電補助電極の接触部においてより放電を生じやすくできる。In an ESD protection element according to an aspect of the present invention, an extension length of the first discharge auxiliary electrode extending to the second discharge electrode side extends to the first discharge electrode side of the second discharge auxiliary electrode. Greater than extended length.
If it does in this way, in the element which makes the 1st discharge electrode the cathode side, it can make it easier to produce discharge in the contact part of the 1st discharge auxiliary electrode on the cathode side.
本発明のある形態のESD保護素子は、前記セラミック素体は空洞を有し、少なくとも前記第1放電電極と前記第2放電電極の間に位置する前記一方の主面が前記空洞内に露出する。
このようにすると、放電補助電極に沿った沿面放電に加えて、空洞内において気中放電が生じるのでより放電が生じやすくなる。
また、この空洞部分で放電させることにより、湿気等の外部環境に影響されることなく必要な時に放電できるので、安定した動作が確保できる。In an ESD protection element according to an aspect of the present invention, the ceramic body has a cavity, and at least one main surface located between the first discharge electrode and the second discharge electrode is exposed in the cavity. .
In this way, in addition to the creeping discharge along the discharge auxiliary electrode, an air discharge is generated in the cavity, so that the discharge is more likely to occur.
Further, by discharging in the hollow portion, it is possible to discharge when necessary without being affected by the external environment such as moisture, so that stable operation can be ensured.
本発明のある形態のESD保護素子は、前記放電補助電極と前記セラミック素体の間に、前記セラミック素体より焼結温度の高いシール層を含む。
このようにすると、製造時及び放電時において、前記セラミック素体に含まれる成分の前記放電補助電極への混入を抑制することができる。The ESD protection element according to an aspect of the present invention includes a seal layer having a higher sintering temperature than the ceramic body between the discharge auxiliary electrode and the ceramic body.
If it does in this way, at the time of manufacture and the time of discharge, mixing to the discharge auxiliary electrode of the ingredient contained in the ceramic base object can be controlled.
本発明のある形態のESD保護素子は、前記シール層に覆われている。
このようにすると、製造時及び放電時において、前記セラミック素体に含まれる成分の前記放電補助電極への混入をより効果的に抑制することができる。The ESD protection element of a form of the present invention is covered with the seal layer.
If it does in this way, at the time of manufacture and the time of discharge, mixing to the said discharge auxiliary electrode of the component contained in the said ceramic element | base_body can be suppressed more effectively.
本発明のある形態のESD保護素子は、前記導電性部材は、金属材料と半導体材料を含む。
このようにすると、要求特性に合わせて適宜金属材料と半導体材料を選択し、各含有率を調整することにより幅広い要求にこたえることが可能になる。In one form of the ESD protection element of the present invention, the conductive member includes a metal material and a semiconductor material.
If it does in this way, it will become possible to meet a wide demand by selecting a metal material and a semiconductor material suitably according to a required characteristic, and adjusting each content rate.
以上のように構成された本発明に係るESD保護素子によれば、より放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるESD保護素子を提供することが可能になる。 According to the ESD protection element according to the present invention configured as described above, it is possible to provide an ESD protection element that can further lower the discharge start voltage and improve the insulation deterioration resistance.
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態のESD保護素子について説明する。 Hereinafter, an ESD protection element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施形態1.
本発明に係る実施形態1のESD保護素子10は、図1等に示すように、セラミック素体8と、セラミック素体8に埋設された放電補助電極5と、セラミック素体8に埋設された第1放電電極1と、第1放電電極1と電気的に分離されてセラミック素体8に埋設された第2放電電極3と、を含む。実施形態1において、セラミック素体8は直方体形状を成し、その両端部に外部電極1a,3aが形成されている。以下、セラミック素体8の外部電極1aが形成されている端部を第1端部といい、外部電極3aが形成されている端部を第2端部という。
The
第1放電電極1は、一端が外部電極1aに接続され、他端がセラミック素体8の中心を含む縦中心面(中心を含むYZ平面)を越えて第2端部寄りに位置するように、例えば、一定の幅に形成される。第2放電電極3は、一端が外部電極3aに接続され、他端がセラミック素体8の縦中心面を越えて第1端部寄りに位置するように、例えば、一定の幅に形成される。第1放電電極1と第2放電電極3は、例えば、セラミック素体8の中心を含む横中心面(中心を含むXY平面)上に位置しかつ長手方向が互いに平行になるように同一の幅と厚さに形成される。以上のように構成された第1放電電極1と第2放電電極3において、第1放電電極1の他端から所定の長さの部分(以下、第1対向部という。)の側面と第2放電電極3の他端から所定の長さの部分(以下、第2対向部という。)の側面とが横中心面上で対向する。
One end of the
放電補助電極5は、一方の主面が横中心面上に位置するように形成され、第1放電電極1の対向部の下面と第2放電電極3の対向部の下面とが放電補助電極5の一方の主面に接合される。以上のようにして、実施形態1の第1放電電極1と第2放電電極3は、第1対向部の側面の下端と第2対向部の側面の下端が所定の間隔tで放電補助電極5の一方の主面上で対向するように設けられる。
The discharge
また、実施形態1のESD保護素子10において、セラミック素体8は空洞9を有している。この空洞9は、少なくとも第1放電電極1の第1対向部と第2放電電極3の第2対向部の間に位置する放電補助電極5の一方の主面上に放電空間が形成されるように設けられる。このように空洞9を形成することにより、放電補助電極5に沿った沿面放電に加えて、空洞内において気中放電が生じるのでより放電が生じやすくなる。また、この空洞9で放電させることにより、湿気等の外部環境に影響されることなく必要な時に放電できるので、安定した動作が確保できる。
In the
以上のように構成された実施形態1のESD保護素子10において、放電補助電極5は、導電性部材を含んでおり、放電補助電極5を設けることにより、沿面放電が生じやすくなり、放電開始電圧を低くすることができる。
しかしながら、放電開始電圧を低くしようとして、放電補助電極5の導電性部材の含有量を多くしたり、第1対向部の側面の下端と第2対向部の側面の下端間の間隔tを小さくすると、放電を重ねることにより絶縁性が悪化し、絶縁性劣化耐性を満足させることが困難になる。In the
However, in order to lower the discharge start voltage, the content of the conductive member of the discharge
そこで、本実施形態1のESD保護素子10は、導電性部材を含む第1放電補助電極5aと第1放電補助電極5aより導電性部材の含有量が少ない第2放電補助電極5bとを含む放電補助電極5を用いて構成している。
Therefore, the
第1放電補助電極5aは、放電開始電圧を低くするために比較的多くの導電性部材を含む絶縁性材料により構成し、例えば、陰極側である第1放電電極を接合して第2放電電極3側に延在させる。第2放電補助電極5bは、絶縁性劣化耐性を向上させるために導電性部材の含有量が第1放電補助電極5aより少ない絶縁性材料により構成し、第2放電電極3を接合して第1放電電極1側に延在させる。
The first discharge
実施形態1のESD保護素子10では、第1放電補助電極5aを第2放電電極3側に延在させる長さ(第1延在長)及び第2放電補助電極5bを第1放電電極1側に延在させる長さ(第2延在長)をそれぞれ第1対向部と第2対向部間の間隔tの1/2とし、第1延在長と第2延在長を等しくしている。
In the
以上のように構成された実施形態1のESD保護素子10は、沿面放電の起点となる、陰極側の第1放電電極1と第1放電補助電極5aと空洞9の接触部(三重点)側の第1放電補助電極5aの導電性部材の含有量が大きい。これにより、三重点からの電子が放出されやすくなり、放電先端の電子雪崩が生じる電離領域、それに続くプラズマ状態の領域からなるストリーマの形成及びストリーマに続くリーダーの形成が容易になり、放電開始電圧を低くできる。
また、一旦、三重点から電子が放出されてストリーマとリーダーが形成されると、導電性部材の含有量が少ない第2放電補助電極5bが存在しても沿面放電の成長は実質的に阻害されることはない。
さらに、導電性部材の含有量が少ない第2放電補助電極5bは、放電による絶縁破壊が生じにくいので、放電が繰り返されても高い絶縁性が保持でき、絶縁性劣化耐性を向上させることが可能になる。The
Further, once electrons are emitted from the triple point to form a streamer and a leader, the growth of creeping discharge is substantially inhibited even if the second discharge
Furthermore, since the second discharge
したがって、実施形態1のESD保護素子10によれば、放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるESD保護素子を提供することが可能になる。
Therefore, according to the
以上の実施形態1のESD保護素子10では、第1放電補助電極5aの第1延在長と第2放電補助電極5bの第2延在長を等しくしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述するように、第1放電補助電極5aの第1延在長と第2放電補助電極5bの第2延在長とは異なっていても良い。
In the
実施形態2.
本発明に係る実施形態2のESD保護素子20は、図6及び図7に示すように、放電補助電極25の構成が実施形態1の放電補助電極5と異なっている以外は、実施形態1のESD保護素子10と同様に構成される。
具体的には、実施形態2の放電補助電極25は、放電開始電圧を低くするために比較的多くの導電性部材を含む絶縁性材料により構成された2つの第1放電補助電極25a1,25a2と、第1放電補助電極25a1と第1放電補助電極25a2の間に位置し、絶縁性劣化耐性を向上させるために導電性材料の含有量が第1放電補助電極25a1,25a2より少ない第2放電補助電極25bとを含む。Embodiment 2. FIG.
As shown in FIGS. 6 and 7, the
Specifically, the discharge
第2放電補助電極25bは、第1放電電極の第1対向部側面の下端から所定の距離だけ離れ、第2放電電極の第2対向部側面の下端から所定の距離だけ離れた位置に設ける。第1放電補助電極25a1は、第1放電電極1を接合して第2放電補助電極25bまで延在させる。第1放電補助電極25a2は、第2放電電極3を接合して第2放電補助電極25bまで延在させる。
The second discharge
以上のように構成された実施形態2のESD保護素子20によっても、実施形態1のESD保護素子10と同様、放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるESD保護素子を提供することが可能になる。
According to the
また、実施形態2のESD保護素子20は、導電性材料の含有量が第2放電補助電極25bより多い第1放電補助電極25a1を第1放電電極1に接合して第2放電電極3側に第1延在長t1だけ延在させ、導電性材料の含有量が第2放電補助電極25bより多い第1放電補助電極25a2を第2放電電極3に接合して第1放電電極1側に第1延在長t1だけ延在させている。これにより、入出力に方向性がなく、第1放電電極1及び第2放電電極3のどちらを陰極側とした場合であっても放電開始電圧を低くできる。
Further, the
また、実施形態2のESD保護素子20は、第1放電補助電極25a1を第2放電電極3側に延在させる第1延在長t1、第1放電補助電極25a2を第1放電電極1側に延在させる第1延在長t1及び第2放電補助電極25bの幅Wを適宜設定することにより、放電開始電圧及び絶縁性劣化耐性を要求特性に合わせて設定できる。
Further, the
実施形態3.
本発明に係る実施形態3のESD保護素子30は、図8及び図9に示すように、放電補助電極5において、第1放電補助電極5aの第1延在長t1と第2放電補助電極5bの第2延在長t2が異なっている以外は、実施形態1のESD保護素子10と同様に構成される。より具体的には、実施形態3のESD保護素子30では、第1放電補助電極5aの第1延在長t1を第2放電補助電極5bの第2延在長t2より長くしている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
以上のように構成された実施形態3のESD保護素子30によっても、実施形態1のESD保護素子10と同様、放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるESD保護素子を提供することが可能になる。
According to the
また、実施形態2のESD保護素子20は、第1放電補助電極5aの第1延在長t1を第2放電補助電極5bの第2延在長t2より長くしているので、陰極側の第1放電電極1と第1放電補助電極5aと空洞9の接触部(三重点)からの電子の放出及び沿面放電の成長がより容易になり、放電開始電圧をさらに低くできる。
In the
実施形態4.
本発明に係る実施形態4のESD保護素子40は、図10及び図11に示すように、放電補助電極5及び空洞9を取り囲むシール層41を形成している点で異なっている以外は実施形態1のESD保護素子10と同様に構成される。
このシール層41は、セラミック素体8に含まれる成分が第1放電電極1、第2放電電極2及び放電補助電極5への混入を抑制する機能を有する層であり、セラミック素体8より焼結温度の高い絶縁材料により構成される。これにより、製造時におけるセラミック素体8成分の第1放電電極1、第2放電電極2及び放電補助電極5への混入を抑制することができ、製造バラツキを小さくできる。また。放電時に生じる熱によるセラミック素体8成分の第1放電電極1、第2放電電極2及び放電補助電極5への混入を抑制することができるので、ESD特性の劣化を抑制でき、かつ長寿命化が図れる。Embodiment 4 FIG.
The
The
このセラミック素体8に含まれる成分の混入によりとりわけ大きな影響を受けるものは放電補助電極5であり、少なくとも放電補助電極5とセラミック素体の間にシール層41を設けることが好ましく、より好ましくは、セラミック素体8に含まれる成分の放電補助電極への混入、空洞9内に露出する第1放電電極1及び第2放電電極3への混入を抑制するように空洞9に面するセラミック素体8の表面全体がシール層41により覆われていることが好ましい。
The discharge
以上のように構成された実施形態4のESD保護素子40によれば、実施形態1のESD保護素子10と同様、放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるESD保護素子を提供することが可能になることに加え、製造バラツキの小さいESD保護素子を提供することが可能になる。
According to the
本発明に係る実施形態4では、実施形態1のESD保護素子10にさらにシール層41を形成してESD保護素子40を構成したが、これに限定されるものではないことは言うまでもなく、実施形態2のESD保護素子20及び実施形態3のESD保護素子30にさらに実施形態4と同様のシール層を設けるようにしてもよい。このようにすると、放電開始電圧や絶縁列か耐性等の製造バラツキを小さくでき、品質のより安定したESD保護素子を提供することが可能になる。
In the fourth embodiment according to the present invention, the
以上の実施形態1〜4のESD保護素子では、空洞9を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る放電補助電極の構成は空洞9のないESD保護素子にも適用できる。
In the ESD protection elements of
本発明に係る実施形態において、放電補助電極に含有させる導電性部材は、金属材料であっても良いし、半導体材料であっても良いし、金属材料及び半導体材料の両方を含むものであってもよい。 In the embodiment according to the present invention, the conductive member included in the discharge auxiliary electrode may be a metal material, a semiconductor material, or both a metal material and a semiconductor material. Also good.
金属材料としては、Cu、Ag、Pd、Pt、Al、Ni、W、Moから選択される1又は2以上の単体又はこれらの合金を用いることができる。また、これらの金属のコート粉やコアシェル粉と呼ばれる絶縁物で被覆された形態のものでもよい。 As a metal material, 1 or 2 or more single elements selected from Cu, Ag, Pd, Pt, Al, Ni, W, and Mo, or these alloys can be used. Moreover, the thing of the form coat | covered with the insulator called these metal coat powders or core-shell powder may be sufficient.
半導体材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の金属半導体、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、炭化タングステン等の炭化物、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化クロム、窒化バナジウム、窒化タンタル等の窒化物、ケイ化チタン、ケイ化ジルコニウム、ケイ化タングステン、ケイ化モリブデン、ケイ化クロム、ケイ化クロム等のケイ化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ランタン、ホウ化モリブデン、ホウ化タングステン等のホウ化物、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム等の酸化物を用いることができる。特に、比較的安価で、かつ、各種粒径のバリエーションが市販されていることから、シリコンや炭化ケイ素が特に好ましい。これらの半導体材料は、適宜、単独または2種類以上を混合して使用してもよい。 Examples of semiconductor materials include metal semiconductors such as silicon and germanium, carbides such as silicon carbide, titanium carbide, zirconium carbide, molybdenum carbide, and tungsten carbide, and nitrides such as titanium nitride, zirconium nitride, chromium nitride, vanadium nitride, and tantalum nitride. , Titanium silicide, zirconium silicide, tungsten silicide, molybdenum silicide, chromium silicide, chromium silicide, and other silicides, titanium boride, zirconium boride, chromium boride, lanthanum boride, molybdenum boride, Borides such as tungsten boride, oxides such as zinc oxide and strontium titanate can be used. In particular, silicon and silicon carbide are particularly preferable because they are relatively inexpensive and various particle size variations are commercially available. These semiconductor materials may be used alone or in admixture of two or more.
また、絶縁性材料としては、特に限定されるものではないが、フォレステライトにガラスを加えたものや、CaZrO3にガラスを加えたものなどを使用することができる。Moreover, the insulating material is not particularly limited, and foresterite added with glass, CaZrO 3 added with glass, or the like can be used.
実施例1.
実施例1として、実施形態4に係るELD保護素子を以下のようにして作製した。
(1)セラミックス素体8用材料の準備
セラミックス素体8用材料として、Ba、Al、Siを含むBAS材を準備する。
具体的には、まず、比誘電率εrが4〜9になるような割合で、BaO、Al2O3及びSiO2を調合、混合し、800−1000℃で仮焼した。
得られた仮焼粉末をジルコニアボールミルで12時間粉砕し、セラミックス粉末を得た。
このセラミックス粉末に、トルエン・エキネンなどの有機溶媒を加え混合した。
さらにバインダー及び可塑剤を加えて混合しスラリーを得る。このようにして得るスリーをドクターブレード法により成形し、厚さ50umのセラミックスグリーンシートを得た。Example 1.
As Example 1, an ELD protection element according to Embodiment 4 was produced as follows.
(1) Preparation of material for ceramic body 8 A BAS material containing Ba, Al, and Si is prepared as a material for the
Specifically, BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 were first prepared and mixed at a ratio such that the relative dielectric constant εr was 4 to 9, and calcined at 800-1000 ° C.
The obtained calcined powder was pulverized with a zirconia ball mill for 12 hours to obtain a ceramic powder.
To this ceramic powder, an organic solvent such as toluene and echinene was added and mixed.
Further, a binder and a plasticizer are added and mixed to obtain a slurry. The three thus obtained was molded by the doctor blade method to obtain a ceramic green sheet having a thickness of 50 μm.
(2)印刷用ペースト材料の準備
(2−1)放電電極ペーストの準備
平均粒径1μmのCu粉末40重量%と、平均粒径3μmのCu粉末40重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクル20重量%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、放電電極用ペーストを作製した。(2) Preparation of paste material for printing (2-1) Preparation of
(2−2)補助電極ペーストの準備
(2−2−1)第1放電補助電極用ペースト(半導体比率リッチ)の準備
第1放電補助電極は、Cu/SiC/Al2O3の混合物からなる。
具体的には、平均粒径が0.5μmのCu粉末、平均粒径が0.3μmのSiC粉末、平均粒径が0.3μmのAl2O3粉末を、20体積%:60体積%:20体積%の割合で調合して混合粉末を得た。この混合粉末60重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクル40重量%とを、三本ロールで撹拌、混合することにより第1放電補助電極用ペースト得た。(2-2) Preparation of Auxiliary Electrode Paste (2-2-1) Preparation of First Discharge Auxiliary Electrode Paste (Semiconductor Ratio Rich) The first discharge auxiliary electrode is made of a mixture of Cu / SiC / Al 2 O 3. .
Specifically, Cu powder having an average particle diameter of 0.5 μm, SiC powder having an average particle diameter of 0.3 μm, and Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 0.3 μm are 20% by volume: 60% by volume: A mixed powder was obtained by blending at a ratio of 20% by volume. A first discharge auxiliary electrode paste was obtained by stirring and mixing 60% by weight of the mixed powder and 40% by weight of an organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose in terpineol with three rolls.
(2−2−2)第2放電補助電極用ペースト(絶縁体比率リッチ)
第2放電補助電極は、Cu/SiC/Al2O3の混合物からなり、Cu、SiC、Al2O3の割合が第1放電補助電極とは異なる。
具体的には、平均粒径が0.5μmのCu粉末、平均粒径が0.3μmのSiC粉末、平均粒径が0.3μmのAl2O3粉末を、20体積%:20体積%:60体積%の割合で調合して混合粉末を得た。この混合粉末60重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクル40重量%とを、三本ロールで撹拌、混合することにより第1放電補助電極用ペースト得た。(2-2-2) Second discharge auxiliary electrode paste (insulator ratio rich)
The second discharge auxiliary electrode is made of a mixture of Cu / SiC / Al 2 O 3 , and the ratio of Cu, SiC, and Al 2 O 3 is different from that of the first discharge auxiliary electrode.
Specifically, Cu powder having an average particle diameter of 0.5 μm, SiC powder having an average particle diameter of 0.3 μm, and Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 0.3 μm are 20% by volume: 20% by volume: A mixed powder was obtained by blending at a ratio of 60% by volume. A first discharge auxiliary electrode paste was obtained by stirring and mixing 60% by weight of the mixed powder and 40% by weight of an organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose in terpineol with three rolls.
(2−3)空洞形成用ペーストの準備
平均粒径1μmの架橋アクリル樹脂ビーズ38重量%と、ターピネオール中にエトセル樹脂を10重量%溶解した有機ビヒクル62重量%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、空洞形成用ペーストを作製した。(2-3) Preparation of Cavity-Forming Paste 38% by weight of crosslinked acrylic resin beads having an average particle diameter of 1 μm and 62% by weight of an organic vehicle in which 10% by weight of etose resin is dissolved in terpineol are prepared by three rolls. By mixing, a paste for forming a cavity was produced.
(2−4)シール層用ペーストの準備
平均粒径1μmのAl2O3粉末80重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクル200重量%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、シール層用ペーストを作製した。(2-4) Preparation of seal layer paste 80% by weight of Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 1 μm and 200% by weight of an organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose in terpineol are mixed and mixed by three rolls. By doing so, the paste for seal layers was produced.
(2−5)外部電極用ペーストの準備
平均粒径が約1μmのCu粉末を80重量%と、転移点620℃、軟化点720℃で平均粒径が約1μmのホウケイ酸アルカリ系ガラスフリットを5重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクル15重量%とを調合し、三本ロールにより混合することにより、外部端子電極用ペーストを作製した。(2-5) Preparation of External Electrode Paste An 80% by weight Cu powder having an average particle diameter of about 1 μm, an alkali borosilicate glass frit having a transition point of 620 ° C., a softening point of 720 ° C. and an average particle diameter of about 1 μm An external terminal electrode paste was prepared by blending 5% by weight and 15% by weight of an organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose in terpineol and mixing them with three rolls.
(3)スクリーン印刷による放電部形成
(3−1)図10及び図11に示した実施形態4のESD保護素子の放電部を形成する。
具体的には、まず、先ず、セラミックスグリーンシート上へシール層ペーストを塗布した。
次に、シール層上へ第1放電補助電極用ペーストおよび第2放電補助電極ペーストを図10に示すように、所定の範囲に塗布した。
次に放電電極用ペーストを、図10に示すように、所定の範囲に塗布した。
そして、放電電極間を覆うように空洞形成用ペーストを塗布した。
最後に放電部全体を覆うようにシール層ペーストを再度塗布した。(3) Discharge part formation by screen printing (3-1) The discharge part of the ESD protection element of Embodiment 4 shown in FIGS. 10 and 11 is formed.
Specifically, first, a seal layer paste was applied onto a ceramic green sheet.
Next, the 1st discharge auxiliary electrode paste and the 2nd discharge auxiliary electrode paste were apply | coated to the predetermined range on the sealing layer, as shown in FIG.
Next, the discharge electrode paste was applied in a predetermined range as shown in FIG.
Then, a cavity forming paste was applied so as to cover between the discharge electrodes.
Finally, the seal layer paste was applied again so as to cover the entire discharge part.
本実施例1では、焼成後の素子において、第1放電電極と第2放電電極間の距離が20μm、第1放電補助電極5aの第1延在長が10μm、第2放電補助電極の第2延在長が10μmとなるように、焼成収縮率を考慮して上記各ペーストの塗布範囲を設定した。
In Example 1, in the fired element, the distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode is 20 μm, the first extension length of the first discharge
(4)積層、圧着
通常のセラミックス多層基板を作製する方法と同様にして、セラミックスグリーンシートを積層し、圧着する。ここでは焼成後の厚みが0.3mmとなるように積層した。(4) Lamination and pressure bonding Ceramic green sheets are stacked and pressure-bonded in the same manner as a method for producing a normal ceramic multilayer substrate. Here, lamination was performed so that the thickness after firing was 0.3 mm.
(5)切断
ここまでは多数の素子を集合した状態で作製しているので、ここで各素子ごとに切断する。ここでは、焼成後の大きさが1.0mm×0.5mmになるように焼成収縮率を考慮して切断した。(5) Cutting Since a large number of elements have been assembled so far, each element is cut here. Here, it cut | disconnected in consideration of the baking shrinkage so that the magnitude | size after baking might be set to 1.0 mm x 0.5 mm.
(6)焼成
次いで、通常のセラミック多層基板と同様に、N2雰囲気中で焼成した。酸化しない電極材料の場合には、大気雰囲気でも構わない。(6) Firing Next, firing was performed in an N 2 atmosphere in the same manner as a normal ceramic multilayer substrate. In the case of an electrode material that is not oxidized, an air atmosphere may be used.
(7)外部電極塗布、焼き付け
焼成後、端面に電極ペーストを塗布し、焼き付けることで外部電極1a,3aを形成した。(7) External electrode application and baking After baking, the electrode paste was apply | coated to the end surface, and the
(8)めっき
外部電極1a,3a上に電解Ni−Snめっきした。(8) Plating Electrolytic Ni—Sn plating was performed on the
以上のようにして実施例1のESD保護素子を作製した。 The ESD protection element of Example 1 was produced as described above.
実施例2.
実施例2のESD保護素子として、図6及び図7に示す構成の放電補助電極25を有し、図10及び図11に示すシール層を形成したESD保護素子を作製した。
本実施例2では、焼成後の素子において、第1放電電極と第2放電電極間の距離が20μm、第1放電補助電極5aの第1延在長が15μm、第2放電補助電極の第2延在長が5μmとなるように、焼成収縮率を考慮して上記各ペーストの塗布範囲を設定した。
その他の構成は、実施例1と同様になるように、実施例2のESD保護素子を作製した。Example 2
As the ESD protection element of Example 2, an ESD protection element having the discharge
In Example 2, in the fired element, the distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode is 20 μm, the first extension length of the first discharge
The ESD protection element of Example 2 was fabricated so that the other configuration was the same as that of Example 1.
比較例1.
比較例1のESD保護素子として、実施例1のESD保護素子において、放電補助電極を第1放電補助電極のみで形成したESD保護素子を作製した。Comparative Example 1
As the ESD protection element of Comparative Example 1, an ESD protection element in which the discharge auxiliary electrode was formed only by the first discharge auxiliary electrode in the ESD protection element of Example 1 was produced.
比較例2.
比較例2のESD保護素子として、実施例1のESD保護素子において、放電補助電極を第2放電補助電極のみで形成したESD保護素子を作製した。Comparative Example 2
As an ESD protection element of Comparative Example 2, an ESD protection element in which the discharge auxiliary electrode was formed only by the second discharge auxiliary electrode in the ESD protection element of Example 1 was produced.
評価
以上の実施例1のESD保護素子、実施例2のESD保護素子、比較例1のESD保護素子及び比較例2のESD保護素子の放電開始電圧及び絶縁劣化耐性を評価した。その結果を以下に示す。
放電開始電圧については、実施例2のESD保護素子及び比較例1のESD保護素子が最も低く、次に、実施例1のESD保護素子が低く、比較例2のESD保護素子が最も高くなった。
絶縁劣化耐性については、実施例1のESD保護素子、実施例2のESD保護素子、比較例2のESD保護素子は良好な結果であるが、比較例1のESD保護素子は劣化が大きくなった。Evaluation The ESD protection element of Example 1 above, the ESD protection element of Example 2, the ESD protection element of Comparative Example 1 and the ESD protection element of Comparative Example 2 were evaluated for the discharge start voltage and insulation degradation resistance. The results are shown below.
Regarding the discharge start voltage, the ESD protection element of Example 2 and the ESD protection element of Comparative Example 1 were the lowest, then the ESD protection element of Example 1 was the lowest, and the ESD protection element of Comparative Example 2 was the highest. .
With respect to insulation degradation resistance, the ESD protection element of Example 1, the ESD protection element of Example 2, and the ESD protection element of Comparative Example 2 were good results, but the ESD protection element of Comparative Example 1 was greatly deteriorated. .
以上のように、本発明に係るESD保護素子は、放電開始電圧を低くでき、絶縁性劣化耐性を向上させることができるので、幅広く種々の電子機器に適用できる。 As described above, the ESD protection element according to the present invention can lower the discharge start voltage and improve the insulation deterioration resistance, and thus can be widely applied to various electronic devices.
1 第1放電電極
1a,3a 外部電極
3 第2放電電極
5,25 放電補助電極
5a,25a1,25a2 第1放電補助電極
5b,25b 第2放電補助電極
8 セラミック素体
9 空洞
10,20,30,40 ESD保護素子10
41 シール層DESCRIPTION OF
41 Sealing layer
Claims (8)
前記セラミック素体に埋設された放電補助電極と、
前記セラミック素体に埋設され、前記放電補助電極の一方の主面に接合された第1放電電極と、
前記セラミック素体に埋設され、前記第1放電電極から分離するように前記放電補助電極の一方の主面に接合された第2放電電極と、
を備え、
前記放電補助電極は、
導電性部材を含んでなり、前記第1放電電極が接合されかつ前記第2放電電極側に延在する第1放電補助電極と、
前記第1放電補助電極より少ない導電性部材を含んでなる第2放電補助電極と、
を含むことを特徴とするESD保護素子。A ceramic body,
A discharge auxiliary electrode embedded in the ceramic body;
A first discharge electrode embedded in the ceramic body and bonded to one main surface of the discharge auxiliary electrode;
A second discharge electrode embedded in the ceramic body and joined to one main surface of the discharge auxiliary electrode so as to be separated from the first discharge electrode;
With
The discharge auxiliary electrode is
A first discharge auxiliary electrode comprising a conductive member, to which the first discharge electrode is joined and extending toward the second discharge electrode;
A second discharge auxiliary electrode comprising fewer conductive members than the first discharge auxiliary electrode;
An ESD protection element comprising:
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